Hemligheten bakom superkaminen Eco Ignis

2018-11-28 06:00  

Med en dokumenterad verkningsgrad på över 91 procent tycks två Blekingebor ha tagit ett rejält kliv i utvecklingen av braskaminer. Hemligheten ligger i den omvända förbränningen.

Jämte kaminen i Magnus Lagerkvists källare i Kallinge utanför Ronneby i Blekinge hänger en massa långa utskrifter. De kommer från ett mätverktyg och är upphängda på ett värmerör.

Magnus Lagerkvist tar ner en av utskrifterna. Bland de många raderna av siffror står det plötsligt skrivet "OBS!!" med kulspetspenna.

– Det är helt makalöst. Det ska nästan inte gå att komma så lågt, säger han med upphetsning i rösten, trots att det var ett tag sedan resultatet uppnåddes.

Han syftar mer specifikt en av siffrorna, den som visar halten kolmonoxid i rökgasen när den leds in i skorstenen. Vid mättillfället uppgick den till 3 ppm, det vill säga 0,0003 procent. Ett så lågt värde tyder på att en snudd på fullständig förbränning av veden har skett i kaminen. Vid fullständig förbränning av kol bildas endast koldioxid och vatten samt värme. Det är dock mycket svårt att uppnå i praktiken.

Kaminen har en dokumenterad verkningsgrad på 91,2 procent, vilket är omkring 10-15 procentenheter bättre än de flesta kaminer på marknaden.

Anledningarna till de uppseendeväckande värdena är förstås flera och vi återkommer till dem. Men hur kom det sig att han tillsammans med Niclas Pihl bestämde sig för att försöka bygga världens effektivaste kamin – och dessutom på fritiden?

Frustration över befintliga kaminers verkningsgrad

Båda två har flera uppfinningar på sitt cv men inte inom förbränningsteknik: Niclas Pihl inom vattenskärning och robotteknik och Magnus Lagerkvist med två speciella yxor.

2011 började de jobba på samma arbetsplats och båda förstod snart att de delade ett intresse för innovation. Några år tidigare, 2008, hade Magnus Lagerkvist i frustration över de befintliga kaminernas verkningsgrad byggt en egen. Efter tre nätters svetsande var han klar. Den har ett speciellt utformat system för rökgasernas som leds i rör längs sidorna, nerifrån och upp.

– Det fungerar helt enkelt för dåligt att elda uppåt, säger han och syftar på den teknik som i dag är rådande.

Kaminen tuffade på hemma hos Magnus Lagerkvist men det var inte förrän han träffade Niclas Pihl som idén om att fortsätta utveckla den tog form. 2013 bestämde de sig för att göra ett försök. De lärde sig så mycket de kunde om förbränningsteknik, och framför allt det som kallas 3T, det vill säga hur temperatur, turbulens och tid måste samverka för att optimal förbränning ska uppnås.

– Vi smulade ner 3T i beståndsdelar för att förstå hur det fungerar i teorin, säger Niclas Pihl.

– Jag hade ingen gedigen förbränningskunskap när vi började men hade en aning om hur det fungerade. När vi väl påbörjade arbetet fick jag anledning att studera det i detalj, säger Magnus Lagerkvist och påpekar att han tillhör typen som periodvis ligger vaken hela nätter och funderar på lösningar på problem.

Resultatet står nu nere i Magnus Lagerkvists källare. Den mest uppenbara skillnaden jämfört med vanliga kaminer är den så kallade omvända förbränningen, där rökgaserna sugs ner genom veden i stället för uppåt. Veden genomgår så kallad förgasning och rökgaserna förs genom ett glasrör ner i en efterbrännkammare placerad under brännkammaren där veden ligger. Efterbrännkammaren har designats för att snabbt uppnå hög temperatur, över 1 000 grader.

– Kolmonoxid är den svåraste gasen att förbränna. Vid 800 grader Celsius tar det en sekund. Vid 1050 grader räcker det med en hundradels sekund, säger Magnus Lagerkvist.

”Helt underbart att se”

Efterbrännkammaren fungerar som en värmefälla där rökgaserna får möjlighet att brännas upp.

Vid uppstart tar det så klart en stund för efterbrännkammaren att uppnå rätt arbetstemperatur. Därför har ett särskilt spjällsystem med reglage utformats för att kunna styra flödet av friskluft. Vid upptändning tillförs endast så kallad primärluft till brännkammaren där veden finns.

Rökgaserna flödar nu rätt upp i skorstenen precis som på en vanlig kamin. Därefter ställs reglaget om så att efterbrännkammaren förvärms. Efter tre till fyra minuter har rätt förutsättningar uppnåtts. Då ställs reglaget om ytterligare en gång så att den syrehaltiga frisluften även förs in i efterbrännkammaren. Lågorna i kaminen byter nu riktning och glasröret mellan de båda brännkammarna lyses upp.

– Du ser så fint den går. Det är helt underbart att se, säger Magnus Lagerkvist och tittar ömt på sin kamin.

Att elda effektivt i braskamin handlar dock inte bara om att uppnå fullständig förbränning. Värmen måste också överföras till rummet. Det kan ske på tre sätt; genom ledning (konduktion), strömning (konvektion) eller värmestrålning. Eftersom luft har extremt dålig värmeledningsförmåga blir konvektion viktigt och alla moderna kaminer bygger i dag på detta.

Det rörsystem som Magnus Lagerkvist konstruerade 2008 visade sig effektivt men har nu utvecklats till ett konvektionssystem. Rör med mindre diameter har placerats inuti större rör och monterats så att de förbinder efterbrännkammaren med skorstenen. Rökgaserna leds i utrymmet mellan rörväggarna.

Utrymmet i det mindre röret är öppet mot rummet. Eftersom luft som värms upp stiger sugs kall luft från golvet upp i underkanten av kaminen.

– Placera handen ovanför kaminen så känner du hur där strömmar varm luft, säger Magnus Lagerkvist.

Inte så mycket sot

Konstruktionen får som följd att de över 1 000 grader varma rökgaserna i brännkammaren har sjunkit till omkring 140 grader när de leds in i skorstenen. De flesta kaminer släpper ut rökgaser som är betydligt varmare än så, inte sällan nära 350 grader vilket är vad de flesta rökkanaler är konstruerade för.

Låg temperatur i skorstenen betyder mindre risk för brand och att man inte ”eldar för kråkorna”, det vill säga eldar med låg verkningsgrad.

– Det blir ett kontrollerat förbränningsförlopp. All ved brinner inte på samma gång utan fungerar som ett magasin. I vanliga kaminer rekommenderas man att inte lägga in mer än högst ett par kilo ved, annars blir temperaturen i skorstenen för hög. Efter en timme måste du fylla på. I denna kamin kan du lägga in sex, sju kilo ved direkt och låter det brinna i tre timmar, säger Niclas Pihl.

Ny Teknik frågar hur det fungerar att sota kaminen med tanke på de smala rökkanalerna i konvektionssystemet. Magnus Lagerkvist öppnar två luckor i toppen av kaminen och tar fram en specialdesignad viska som ryms i utrymmet mellan rören.

– Det gör man med den här. Men det blir inte mycket sot tack vare den effektiva förbränningen. Jag har kört den i 80 timmar och ännu inte behövt sota, säger han.

Provningsinstitutet Rise har nu testat kaminen (se faktaruta). Så låg kolmonoxidhalt som 3 ppm går dock inte att komma vid provning eftersom den även innefattar upptändning då utsläppen är betydligt högre.

Två patent är sökta – nu letar de tillverkare

Två patentansökningar har lämnats in, ett kring konvektionssystemet och ett kring efterbrännkammaren. De hoppas nu kunna börja tillverka kaminen. Först var tanken att göra det i egen regi men nu vill de i stället försöka hitta någon etablerad tillverkare att samarbeta med.

– Med tanke på hur stora Nibe är – att börja tävla med dem är som att försöka springa ett hundrameterslopp med gummiband runt benen, säger Magnus Lagerkvist.

– Det är ingen lätt marknad att ge sig ut på, konstaterar Niclas Pihl men vill heller inte kalla det en omöjlighet.

Vad kaminen till slut kommer att kosta vet de inte riktigt, men de nämner någonstans mellan 30 000 och 40 000 kronor, vilket definitivt innebär det övre prissegmentet.

– Men då kommer den också att klara de skyhöga framtida kraven på braskaminer, säger Magnus Lagerkvist.

Fakta: Eco Ignis testresultat samt jämförelse

Rise har provat Eco Ignis med följande värden som resultat:

Verkningsgrad: 91,2 %

Effekt: 10,0 kW

Rökgastemperatur: 154 grader Celsius

CO (kolmonoxid): 0,06 % (=600 ppm) vid 13% O2

CO: 772 mg/m3, torr gas vid 13 procent O2

OGC (oförbrända kolväten): 112 mg/m3 torr gas vid 13 procent O2

NOx (kväveoxider): 103 mg/m3, torr gas vid 13 procent O2

PM (stoft): 10 mg/m3, torr gas vid 13 procent O2

Energimyndigheten testade 2016 15 moderna braskaminer i ett stort test. Dessa hade generellt sett lägre effekt än Eco Ignis, mellan 4,6 och 7,2 kW. Intervallet samt medianen för de uppmätta värdena såg ut så här:

Verkningsgrad: 62,7-80,3 %

CO: 707–2 3617 mg/m3, median: 1486 mg/m3

OGC: 33–300 mg/m3, median: 117 mg/m3

NOx: 67–109 mg/m3, median; 87 mg/m3

PM: 13–148, mg/m3 ,median; 42 mg/m3

Johan Kristensson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt